DE102010046095A1 - Measuring unit and method for transmission parameter measurement of a DUT - Google Patents
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Abstract
Messeinheit zur Übertragungsparametermessung eines Messobjekts aufweisend eine Steuereinheit, eine Sende- und Empfangseinheit und eine Auswerteeinheit. Die Sende- und Empfangseinheit ist über eine erste Verbindung mit der Steuereinheit und über zumindest einen Übertragungskanal mit dem Messobjekt verbunden. Das Messobjekt ist über eine zweite Verbindung mit der Auswerteeinheit verbunden, wobei zur Übertragungsparametermessung des Messobjekts zwischen der Steuereinheit und der Auswerteeinheit Steuerdatenpakete und Testdatenpakete getrennt übertragen werden und wobei ein Übertragungskanal für die Testdatenpakete gezielt störbar ist.Measuring unit for measuring the transmission parameters of a device under test, comprising a control unit, a transmitting and receiving unit and an evaluation unit. The transmitting and receiving unit is connected to the control unit via a first connection and to the device under test via at least one transmission channel. The device under test is connected to the evaluation unit via a second connection, with control data packets and test data packets being transmitted separately between the control unit and the evaluation unit to measure the transmission parameters of the device under test, and a transmission channel for the test data packets being selectively disruptible.
Description
Die Erfindung betrifft eine Messeinheit und ein Verfahren zur Übertragungsparametermessung eines Messobjekts. Die Übertragungsparametermessung umfasst bevorzugt eine Durchsatzmessung, eine Latenzmessung und eine Round-Trip-Delay-Messung (dt. Umlaufzeitverzögerung), eine Jittermessung und eine Packetfehlerratemessung, wobei das Messobjekt über einen simulierten Funkübertragungskanal mit der Messeinheit verbunden ist.The invention relates to a measuring unit and to a method for transmission parameter measurement of a test object. The transmission parameter measurement preferably comprises a throughput measurement, a latency measurement and a round-trip delay measurement, a jitter measurement and a packet error rate measurement, wherein the measurement object is connected to the measurement unit via a simulated radio transmission channel.
Tragbare elektronische Geräte wie z. B. Mobiltelefone, Organizer und Laptops, aber auch Geräte für den stationären Betrieb, wie z. B. WLAN-Router (engl. wireless local area network; dt. drahtloses lokales Netzwerk) decken eine immer höhere Anzahl an Kommunikationsstandards ab. So unterstützen neue Mobiltelefone neben dem GSM-Standard (engl. global system for mobile communications; dt. System zur weltweiten drahtlosen Kommunikation) und UMTS-Standard (engl. universal mobile telecommunications system; dt. universelle drahtloses Kommunikationssystem) auch neue Kommunikationsstandards für schnelle Datenübertragungen wie z. B. WiMAX (engl. worldwide interoperability for microwave access; dt. weltweite Kompatibilität für Mikrowellenzugriffe) oder LTE (engl. Long Term Evolution; dt. Langzeitentwicklung). WLAN-Router unterstützen ihrerseits ebenfalls verschiedene Kommunikationsstandards wie z. B.
Aus der
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Messeinheit und ein entsprechendes Messverfahren zu schaffen, um die Übertragungsparameter für ein Messobjekt möglichst genau zu messen.It is therefore the object of the invention to provide a measuring unit and a corresponding measuring method in order to measure the transmission parameters for a measuring object as accurately as possible.
Die Aufgabe wird bezüglich der Messeinheit durch die Merkmale des Anspruchs rund bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Messeinheit und des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.The object is achieved with respect to the measuring unit by the features of the claim approximately with respect to the method by the features of claim 10. In the dependent claims advantageous developments of the measuring unit according to the invention and the method according to the invention are given.
Die erfindungsgemäße Messeinheit zur Übertragungsparametermessung eines Messobjekts weist eine Steuereinheit, eine Sende- und Empfangseinheit und eine Auswerteeinheit auf. Die Sende- und Empfangseinheit ist über eine erste Verbindung mit der Steuereinheit und über zumindest einen Übertragungskanal mit dem Messobjekt verbunden. Das Messobjekt ist über eine zweite Verbindung mit der Auswerteeinheit verbunden, wobei zur Übertragungsparametermessung des Messobjekts zwischen der Steuereinheit und der Auswerteeinheit Steuerdatenpakete und Testdatenpakete getrennt übertragen werden. Ein Übertragungskanal für die Testdatenpakete ist dabei gezielt störbar.The measuring unit according to the invention for transmission parameter measurement of a test object has a control unit, a transmitting and receiving unit and an evaluation unit. The transmitting and receiving unit is connected via a first connection to the control unit and via at least one transmission channel with the measurement object. The measurement object is connected to the evaluation unit via a second connection, wherein control data packets and test data packets are transmitted separately for transmission parameter measurement of the measurement object between the control unit and the evaluation unit. A transmission channel for the test data packets is specifically disturbable.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Testdatenpakete und die Steuerdatenpakete getrennt voneinander übertragen werden und dass nur der Übertragungskanal für die Testdatenpakete dabei gezielt störbar ist. Dadurch wird erreicht, dass z. B. bei einer Durchsatzmessung sich der Durchsatz einzig aus der Anzahl der übertragenen Testdatenpakete ergibt, weil zusätzliche Steuerdatenpakete, die z. B. für die Bestätigung der einzelnen Testdatenpakete notwendig sind, oder allgemeine Konfigurationsparameter enthalten, ungestört übertragen werden. Damit sind hochgenaue Aussagen über die Leistungsfähigkeit der Sendeeinheit und der Empfangseinheit des Messobjekts machbar. Weiterhin können durch die gezielte Störung des Übertragungskanals für die Testdatenpakete Szenarien nachgebildet werden, denen das Messobjekt in seinem späteren Einsatzbereich ausgesetzt ist.It is particularly advantageous that the test data packets and the control data packets are transmitted separately from one another and that only the transmission channel for the test data packets is specifically susceptible to interference. This ensures that z. B. in a flow rate measurement, the throughput only results from the number of transmitted test data packets, because additional control data packets z. B. necessary for the confirmation of the individual test data packets, or contain general configuration parameters are transmitted undisturbed. Thus, highly accurate statements about the performance of the transmitting unit and the receiving unit of the test object are feasible. Furthermore, scenarios can be simulated by the targeted disturbance of the transmission channel for the test data packets to which the measurement object is exposed in its later field of application.
In einem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragungsparametermessung eines Messobjekts werden Steuerdatenpakete zwischen der Steuereinheit und der Auswerteeinheit übertragen. In einem zweiten Verfahrensschritt wird der Übertragungskanal, der zum Übertragen von Testdatenpakete zwischen der Steuereinheit und der Auswerteeinheit verwendet wird, gestört. In einem dritten Verfahrensschritt werden Testdatenpakete zwischen der Steuereinheit und der Auswerteeinheit oder der Auswerteeinheit und der Steuereinheit übertragen.In a first method step of the method according to the invention for transmission parameter measurement of a measurement object, control data packets are transmitted between the control unit and the evaluation unit. In a second method step, the transmission channel which is used to transmit test data packets between the control unit and the evaluation unit is disturbed. In a third method step, test data packets are transmitted between the control unit and the evaluation unit or the evaluation unit and the control unit.
Es ist besonders vorteilhaft, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Verfahrensschritt die Steuerdatenpakete übertragen werden. It is particularly advantageous that in the method according to the invention in a first method step, the control data packets are transmitted.
Beim Übertragen der Steuerdatenpakete, die z. B. die Anzahl der Testdatenpakete oder die Größe eines Testdatenpakets oder die Datenrate enthalten, ist der Übertragungskanal nicht gestört, so dass diese Informationen sicher die Auswerteeinheit erreichen. Erst in einem zweiten Verfahrensschritt wird der Übertragungskanal, über den die Testdatenpakete übertragen werden, gezielt gestört, so dass verschiedene Szenarien nachgebildet werden können, die im Betrieb entstehen können. Erst in einem dritten Verfahrensschritt werden dann die Testdatenpakete über den gestörten Übertragungskanal übertragen, um sehr genau und unabhängig von der Übertragung der Steuerdatenpakete, die Übertragungsparameter des Messobjekts zu messen.When transmitting the control data packets, the z. B. the number of test data packets or the size of a test data packet or the data rate, the transmission channel is not disturbed, so that this information reach the evaluation unit safely. Only in a second method step, the transmission channel over which the test data packets are transmitted, specifically disturbed, so that different scenarios can be replicated, which may arise during operation. The test data packets are then transmitted via the faulty transmission channel only in a third method step, in order to measure the transmission parameters of the measurement object very accurately and independently of the transmission of the control data packets.
Außerdem besteht ein Vorteil der erfindungsgemäßen Messeinheit, wenn die Steuerdatenpakete über einen nicht gestörten Übertragungskanal oder über zumindest eine weitere nicht gestörte Verbindung übertragbar sind. Dadurch kann die Zeitdauer, bis die Übertragungsparameter ermittelt sind, gesenkt werden, weil z. B. Bestätigungspakete bei einem verbindungsorientierten Protokoll über einen ungestörten Übertragungskanal oder über zumindest eine weitere Verbindung zwischen der Steuereinheit und der Auswerteeinheit übertragen werden können. Der Übertragungskanal für die Testdatenpakete muss in diesem Fall während der Messung nicht für die Übertragung von Steuerdatenpaketen angepasst werden.In addition, there is an advantage of the measuring unit according to the invention if the control data packets can be transmitted via a non-disturbed transmission channel or via at least one further non-disturbed connection. Thereby, the period of time until the transmission parameters are determined, can be lowered because z. B. confirmation packets can be transmitted in a connection-oriented protocol over an undisturbed transmission channel or at least one further connection between the control unit and the evaluation. In this case, the transmission channel for the test data packets does not have to be adapted for the transmission of control data packets during the measurement.
Ferner besteht ein Vorteil der erfindungsgemäßen Messeinheit, wenn die Steuereinheit und die Auswerteeinheit in einem gemeinsamen Computersystem ausgebildet sind oder wenn die Steuereinheit und die Auswerteeinheit gemeinsam in dem Computersystem der Sende- und Empfangseinheit ausgebildet sind. Dadurch wird sowohl die Menge der benötigen Bauteile verringert, als auch die Messung von Latenzzeiten und/oder Round-Trip-Delays und/oder Jitter erleichtert, weil auf einen gemeinsamen Zeitgeber zurückgegriffen werden kann.Furthermore, there is an advantage of the measuring unit according to the invention, when the control unit and the evaluation unit are formed in a common computer system or when the control unit and the evaluation unit are formed together in the computer system of the transmitting and receiving unit. This reduces both the amount of components required and facilitates the measurement of latencies and / or round-trip delays and / or jitter, because a common timer can be used.
Zusätzlich besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Vorteil, wenn das Verfahren einen vierten Verfahrensschritt aufweist, in welchem ein Zeitgeber in der Steuereinheit oder der Auswerteeinheit gestartet wird, sobald Testdatenpakete gesendet oder empfangen werden und wenn in einem fünften Verfahrensschritt der Zeitgeber in der Steuereinheit oder der Auswerteeinheit gestoppt wird, sobald Testdatenpakete oder Bestätigungsdatenpakete empfangen werden. Innerhalb eines sechsten Verfahrensschritts wird die vergangene Zeit in einer Speichereinheit addiert und die Anzahl der empfangenen Testdatenpakete oder Bestätigungsdatenpakete inkrementiert. Für den Fall, dass die Steuereinheit einen Zeitgeber startet, wenn sie Testdatenpakete versendet, und den Zeitgeber stoppt, wenn sie Bestätigungsdatenpakete empfängt, kann sehr einfach eine Latenzmessung und/oder eine Round-Trip-Delay-Messung und/oder eine Jittermessung erfolgen. Andererseits kann die Auswerteinheit sehr einfach den Datendurchsatz bestimmen, wenn sie nach Erhalt von Testdatenpakete den Zeitgeber startet und nach Erhalt weiterer Testdatenpakete den Zeitgeber stoppt und die vergangene Zeit bestimmt.In addition, there is an advantage in the method according to the invention if the method has a fourth method step in which a timer in the control unit or the evaluation unit is started as soon as test data packets are sent or received and if in a fifth method step the timer in the control unit or the evaluation unit is stopped as soon as test data packets or acknowledgment data packets are received. Within a sixth method step, the elapsed time is added in a memory unit and the number of received test data packets or acknowledgment data packets is incremented. In the event that the control unit starts a timer when sending test data packets and stops the timer when receiving acknowledgment data packets, latency measurement and / or round-trip delay measurement and / or jitter measurement can be done very easily. On the other hand, the evaluation unit can very simply determine the data throughput if, after receiving test data packets, it starts the timer and, after receiving further test data packets, stops the timer and determines the elapsed time.
Schlussendlich besteht ein Vorteil, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in einem weiteren Verfahrensschritt einen Befehl als Steuerdatenpaket von der Steuereinheit oder der Auswerteeinheit an die Auswerteeinheit oder an die Steuereinheit überträgt, dass alle Testdatenpakete gesendet sind. Ein solcher als Steuerdatenpaket versendeter Befehl würde ungestört seinen Empfänger erreichen und dafür sorgen, dass laufende Zeitgeber gestoppt werden und der Durchsatz berechnet werden kann. Die Durchsatzmessung ist dadurch, gerade bei einer geringen Anzahl an gesendeten Testdatenpaketen, viel genauer, als wenn dieser Befehl aufgrund des gestörten Übertragungskanals den Empfänger nie oder erst nach mehrmaligen Sendeversuchen erreichen würde.Finally, there is an advantage if, in a further method step, the method according to the invention transmits a command as control data packet from the control unit or the evaluation unit to the evaluation unit or to the control unit in that all test data packets are sent. Such a command sent as a control data packet would undisturbed reach its receiver and ensure that current timers are stopped and the throughput can be calculated. The throughput measurement is therefore much more accurate, especially with a small number of transmitted test data packets, than if this command would never reach the receiver or only after several transmission attempts due to the disturbed transmission channel.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:Various embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the drawings. Same objects have the same reference numerals. The corresponding figures of the drawing show in detail:
Bei dem Übertragungskanal
Über die erste Verbindung
Die Steuereinheit
Die gewünschte Datenrate für eine Durchsatzmessung wird innerhalb der Steuereinheit
Im Weiteren wird die Zeit geprüft und von der Konstanten ΔtZ abgezogen, die zwischen dem Senden zweier aufeinanderfolgender Testdatenpakete vergangen ist. Diese Differenz wird zu einem tatsächlichen Verzögerungsparameter, der zu Anfang mit Null initialisiert wurde, hinzuaddiert, wenn einer der beiden Werte positiv ist. Ist die so ermittelte Verzögerung größer Null, dann wird um den Betrag in Mikrosekunden verzögert und kein Paket verschickt. Auf diese Weise können Schwankungen der Datenrate bei jeder Iteration ausgeglichen werden. Je nachdem, ob der Abwärtspfad (Datenübertragung von der Sende- und Empfangseinheit
Zwischen der Steuereinheit
Bei Übertragung dieser Steuerdatenpakete soll der Übertragungskanal
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Messeinheit
Das zweite Segment des Paketes für die Testdaten enthält die Paketnummer. Die Paketnummer wird durch einen 32 Bit Wert repräsentiert. Die Paketnummer jedes gesendeten Testdatenpakets ist bevorzugt um eins gegenüber der Paketnummer des vorherigen Testdatenpakets inkrementiert. Der Auswerteeinheit
In einem dritten Segment des Paketes für die Testdaten wird der Sendezeitpunkt in einem 64 Bit Wert gespeichert. Bei dem Sendezeitpunkt handelt es sich bevorzugt um den Zählerstand eines in Hardware realisierten Zählerbausteins, den alle gängigen Computersysteme aufweisen, innerhalb der Sendeeinheit
Ein viertes, 32 Bit großes Segment des Pakets für die Testdaten, enthält die Länge der Testdaten, bzw. der Nutzdaten innerhalb des Testdatenpakets.A fourth, 32-bit segment of the test data packet contains the length of the test data or payload data within the test data packet.
Ein fünftes Segment des Pakets für die Testdaten enthält schließlich die zu übertragenden Testdaten, die bevorzugt mittels des Pseudozufallsrauschgenerators erzeugt werden.A fifth segment of the packet for the test data finally contains the test data to be transmitted, which are preferably generated by means of the pseudo-random noise generator.
Das in
n ∊ N ∩ n > 1. Die Testdatenpakete weisen die Struktur aus
n ε N ∩ n> 1. The test data packets have the
In
Nach dem Ende der Durchsatzmessung wird die Störung des Übertragungskanals
Für den Fall, dass eine Aufwärtspfad-Messung (engl. uplink) durchgeführt wird, übermittelt die Auswerteeinheit
Bei dieser Konstellation kann der erzielte Datendurchsatz auch direkt von der Steuereinheit
Wobei LN die Länge der Nutzdaten und Tges die Übertragungsdauer darstellen. Für den Fall, dass eine Aufwärtspfad-Messung (uplink) stattfindet, werden die Round-Trip-Delay und ggf. der Datendurchsatz von der Auswerteeinheit
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird der Übertragungskanal
In einem dritten Verfahrensschritt S3 werden die Testdatenpakete entweder zwischen der Steuereinheit
In einem vierten Verfahrensschritt S4 wird in der Steuereinheit
In einem weiteren Verfahrensschritt S5 wird der Zeitgeber gestoppt, sobald weiterte Testdatenpakete oder ein Bestätigungsdatenpaket empfangen werden.
In einem sechsten Verfahrensschritt S6 wird die Zeitdifferenz, die sich aus dem empfangenen vorletzten Testdatenpaket zu dem letzten empfangenen Testdatenpaket ergibt, zu den vorherigen miteinander addierten Zeitdifferenzen addiert. Außerdem wird die Anzahl der empfangenen Testdatenpakete oder ggf. Bestätigungsdatenpakete um eins erhöht. Das Ziel dabei ist, die Anzahl der empfangenen Testdatenpakete zu zählen und die Zeit, wie lange es dauert, bis die Testdatenpakete empfangen sind, zu erfassen, um damit den Datendurchsatz über den gestörten Übertragungskanal
Für den Fall dass keine Testdatenpakete mehr übertragen werden sollen, oder für den Fall, dass die Testdatenpakete unter Verwendung eines verbindungsorientierten Kommunikationsprotokolls, wie z. B. TCP übertragen werden sollen, werden in einem siebten Verfahrensschritt S7 die Störungen auf dem Übertragungskanal
Für den Fall, dass keine Testdatenpakete mehr übertragen werden sollen, wird der Verfahrensschritt S8 ausgeführt, in welchem ein Befehl von der Steuereinheit
In einem neunten Verfahrensschritt S9 werden die Übertragungsparameter berechnet. Der Datendurchsatz ermittelt sich nach Gleichung (3) wonach die Anzahl der übertragenen Bits ermittelt wird und durch die Gesamtzeit dividiert wird. Die Berechnung der Round-Trip-Delay für ein Testdatenpaket wird in der Figurenbeschreibung zu
In einem letzten Verfahrensschritt S10 wird das Messprotokoll durch die Steuereinheit
Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.In the context of the invention, all described and / or drawn features can be combined with each other as desired.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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